Il rilevamento di segnali deboli è un passaggio cruciale nella verifica delle ipotesi fisiche e nel fare progressi nella ricerca fisica fondamentale e all'avanguardia. Tuttavia, se i segnali sono troppo deboli per essere misurati, devono essere migliorati. Un modo interessante per amplificare i segnali è l'amplificazione quantistica. Le tecniche di amplificazione quantistica all'avanguardia hanno ancora alcune limitazioni perché si basano sulle transizioni di stato discreto intrinseche di atomi e molecole e quindi mancano di sintonizzabilità, di solito potenziando un solo segnale all'interno di una gamma ristretta di frequenze.

Per risolvere questo problema, il gruppo di ricerca guidato dal Prof. Peng Xinhua dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia cinese delle scienze, in collaborazione con il Prof. Dmitry Budker dell'Helmholtz Institution di Mainz, ha esteso periodicamente l'amplificazione quantistica a giri guidati. Il risultato è stato pubblicato in Lettere di revisione fisica .

I sistemi a guida periodica, o sistemi Floquet, sono descritti da Hamiltoniane periodiche dipendenti dal tempo. Un sistema Floquet possiede livelli di energia con uguali lacune di energia e lo stato del sistema può saltare tra diversi livelli di energia tramite transizioni di risonanza. La combinazione dell'amplificazione quantistica e del sistema Floquet promette di superare i limiti dei metodi di amplificazione quantistica convenzionali.

I ricercatori guidavano periodicamente ¹²⁹ Gas nobile Xe con campo oscillante. Gli Hamiltoniani di ¹²⁹ Gli spin Xe sono quindi diventati periodici e il sistema ha ottenuto dimensioni sintetiche extra, che consentono transizioni di risonanza in una gamma di frequenze più ampia. Con questo ¹²⁹ Xe Floquet spin system, i ricercatori hanno dimostrato l'amplificazione simultanea di più onde elettromagnetiche deboli, sia in teoria che in esperimento.

Questo lavoro estende l'amplificazione quantistica ai sistemi Floquet e osserva un nuovo tipo di fenomeno di amplificazione:l'amplificazione di spin Floquet. Supera ampiamente i limiti degli amplificatori convenzionali, aumenta la larghezza di banda operativa nelle misurazioni a livello di femtotesla e consente nel frattempo di amplificare più di un segnale a frequenze diverse. Questo amplificatore Floquet consente un'ampia gamma di applicazioni nelle misurazioni di precisione e nello studio della fisica fondamentale. + Esplora ulteriormente

I ricercatori osservano l'effetto di interferenza tra le quasi-particelle di Floquet utilizzando l'orologio del reticolo ottico di stronzio